[发明专利]制造热交换区块的方法及机器、制造热交换区块的散热片、以及热交换区块

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造热交换区块的方法及机器、制造热交换区块的散热片、以及热交换区块。本发明描述在申请人共同待批申请PCT/GB2011/052054的方法及装置之上的某些改进。

背景技术

通常需要冷却工作流体，为实现该目的，公知地使用热交换器。热交换器被制作为许多不同的尺寸，并且被用于许多不同的工作流体，并且利用许多不同的流体作为冷却剂。本发明主要针对工作流体为液体、通常为水或油并且冷却剂为气体、通常为空气的热交换器。这种热交换器被广泛地用于例如工业压缩机，但本发明还期望具有用于其他空气冷却的热交换器的效用。此外，不排除本发明用于其他热交换器，该其他热交换器包括冷却剂为另一流体如水的热交换器。

工作流体为液体的热交换器通常包括：悬挂在两个管板之间的大量的管，虽然公知地使用U状管，每一个管在相对端连接至单一管板。通常，工作流体流经管，而冷却剂绕过管并且位于管之间，工作流体放弃潜热量（通过管）至流绕着管的冷却剂。

通常，每一个管将具有大量的外部散热片，有时称为“延伸的表面构件”，其机械地连接至各个管或者与各个管集成在一起。该散热片增加用于热传导的有效表面区域，而且由于冷却剂通过管之间并且在管周围，导致压降增加。在不超过最大允许压降的情况下，热交换器设计者通常试图增加散热片的密度，以增加热交换。

通常，每一个散热片将接合多于一个管，并且该散热片大体上填充管之间的间隔。在热交换器的制造期间，制造者通常制作子组件，该子组件包括：安装有选择数量的散热片的选择数量的管。这些子组件在这里被称为热交换区块，并且有时称为散热片区块。热交换器通过将所需数量的热交换区块固定至管板来组装。

需要工业热交换器以最小化制造成本。制造热交换器所花费的时间，尤其是对于特定热交换器而言，制造或装配生产线所花费的时间占制造成本的重大比例。因此，大多数热交换器制造者希望降低制造其热交换器所花费的时间，也寻找替代材料和方法，以降低制造成本。

工业热交换器的另一种需求是在不危及其热交换性能的情况下最小化其尺寸和重量。而较大的热交换器通常提供一种自工作流体至冷却剂的较大速率的热交换，热交换器设计者通常试图最小化热交换器的尺寸和重量，以增加热交换器的便携性，并且使其更加容易沿其相关组件封装热交换器。

现有技术的描述

热交换器通常大多数由金属材料构造，即安装至金属管的金属散热片。因为金属具有良好的热传导特性，通常使用金属。为了将散热片固定至管，众所周知地是，在散热片中提供孔，并且将散热片焊接或铜焊至管上。这种制造方法遭受数个显著的缺点。第一，可以用于管和散热片的材料被局限于可以焊接或铜焊的材料。第二，使用的材料的级别，举例而言如管的最小壁厚度通过经受焊接或铜焊操作的需求来确定（以便于可能需要使用相对厚的管，而较薄的管将增强热交换性能）。第三，焊接或铜焊操作提高管和散热片的温度以使其足够热处理材料，最终产品软于原始材料-因此必须选择原始材料以使最终产品满足所需材料要求。第四，焊接或铜焊操作的需求增加制造热交换器的时间和成本。

在替代公知的制造方法中，散热片被初始地放置为在管上的松配合，此后管通过专业膨胀机机械地膨胀至与散热片热接合。该制造方法还具有大量的显著缺点。第一个缺点是与上述第一种方法共享，即尤其是管的材料被局限于可以机械地膨胀的那些材料。第二个缺点也是与上述第一种方法共享，即管的最小厚度通过膨胀需求来确定-如果在膨胀过程期间其可能分裂，或者被膨胀过程足够弱化而在服务中失效，不可以使用非常薄的管，该管可能尤其适用于热交换器。第三个缺点是在膨胀过程期间散热片有时沿管推动，以使最终的散热片间隔或密度不总是沿管的长度保持一致-这可以具有热交换器性能和冷却剂的压降的显著效果。一种使用这种方法的排列方式是利用具有完整的隔离装置的散热片。该完整的隔离装置避免第三个缺点，但是第一和第二个缺点表现出对热交换器制造者可能希望使用这种方法的显著关心。

在WO96/35093中描述将散热片安装至热交换器管（从而制造热交换区块）的替换和改进方法。该文件揭露了一种管散热机器，其中散热片可以通过线性发动机被按压在管上，该线性发动机具有所需的精度，以确保散热片被准确地且一致地分离。因为不需要焊接或铜焊，不需要管的膨胀，管及/或散热片的材料比较早描述的方法更少的局限，该机器和方法可以使用在单一热交换区块中不同材料的管及/或散热片的混合物。